Использование пористой наноструктурированной биокерамики в качестве матриксов для клеточных культур с целью замещения костных дефектов при опухолевых заболеваниях головы и шеи



ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОРИСТОЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ БИОКЕРАМИКИ В КАЧЕСТВЕ МАТРИКСОВ ДЛfl КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР С ЦЕЛЬfi ЗАМЕЩЕНИfl КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ОПУХОЛЕВЫХ ЗАБОЛЕВАНИflХ ГОЛОВЫ И ШЕИ

Н.С. Сергеева*, И.В. Решетов*, С.М. Баринов**, И.К. Свиридова*, В.А. Кирсанова*, В.С. Комлев*, И.В. Фадеева**, С.А. Ахмедова*, М.М. Филюшин*, В.С. Сергеева***

ФГУ “Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герценаˮ Росздрава* Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН (ИПК РАН), г. Москва** Московский медицинский университет им. Н.И. Пирогова***

Проблема восстановления тканевых дефектов при обширных хирургических вмешательствах является одной из актуальных в современной онкологии. Одним из возможных путей решения этой проблемы является клеточная терапия, основанная на использовании клеток различного генеза, в том числе мезенхимальных стволовых (МСК) на различных трехмерных матриксах. Перспективным матриксом является пористая кальций-фосфатная керамика, близкая по составу к внеклеточному матриксу костной ткани. Материал обладает остеоиндуктивными свойствами и развитой поверхностью. Ранее нами был произведен скрининг и изучена биосовместимость ряда образцов биокерамики, синтезированных в ИПК РАН, in vitro были показаны их нетоксичность и хорошие матриксные качества, a in vivo (при подкожной трансплантации) ‒ биосовместимость.

Цель работы. Исследование гидроксиапатитовых (ГАП) биокомпозитов (с иммобилизованными аутологичными МСК) для замещения костных дефектов в экспериментах in vivo.

Материал и методы. Работа выполнена ʜa крысах линии Wistar. МСК выделяли из подвздошных костей, культивировали в пассажах и характеризовали по отработанным paʜee методикам. Перед началом эксперимента МСК культивировали в течение недели на керамических матриксах in vitro. Операции животным (модель ‒ дефект теменной кости у крыс) осуществляли под наркозом. Сформировано 3 группы животных: I ‒ костный дефект, контроль спонтанного восстановления; II ‒ полость костного дефекта заполнена гранулами ГAП; III ‒ полость костного дефекта заполнена гранулами ГAП с иммобилизованными на их поверхности МСК. Всем животным осуществляли рентгеноконтроль в день операции и каждые 2‒3 нед на протяжении 3 мес. По завершении эксперимента был произведен гистологический анализ материала из зоны вмешательства.

Результаты. B I контрольной группе животных через 3 мес после операции отмечено частичное неравномерное спонтанное закрытие дефекта. На гистологических срезах выявлены грубые рубцовые изменения в области трепанации. У животных II груп- пы на рентгеновских снимках обнаружено полное замещение дефекта. Морфологический анализ выявил формирование плотной фиброзной капсулы вокруг гранул ГAП в зоне дефекта. Наиболее интегрированные и упорядоченные структуры в области закрытия дефекта обнаружены у животных в III группе. На гистологических препаратах отмечено равномерное закрытие дефекта на всем его протяжении, на краях дефекта и под надкостницей отмечены очаги остео- и хондросинтеза, заполнение промежутков между гранулами зрелой упорядоченной соединительной тканью с прорастанием ряда гранул.

Полученные результаты свидетельствуют о принципиальной возможности использования пористых биокерамических материалов нa основе гидроксиапатитов как самостоятельно, так и составе биотрансплантатов в качестве носителей аутологичных мезенхимальных стволовых клеток при реконструкции костей дефектов черепа.